攪拌摩擦焊接頭組織分析

2021-01-17 無線融合

當焊前準備和焊接過程規範，焊接工藝參數合適時，攪拌摩擦焊可獲得性能優良的焊接接頭。焊後形成的焊接接頭，從微觀組織上，可分為四個不同的區域，分別是：軸肩影響區（Shoulder—Affected Zone，SAZ）；熱機影響區 （Thermo-Mechanically Affected Zone，TMAZ）；焊核區（Welding Nugget）；熱影響區（Heat-Affects Zone，HAZ）。圖1為LD10鋁合金攪拌摩擦焊接頭微觀形貌，亦屬於典型的攪拌摩擦焊焊接接頭微觀形貌。其中，AS代表攪拌工具前進側，RS代表攪拌工具後退側。

圖1 典型攪拌摩擦焊接頭微觀組織區域

鋁合金攪拌摩擦焊接頭形貌會隨著工藝參數和焊接條件的不同而發生變化，具體表現為焊核區的組織形態和面積大小不同。

圖2為6082-T6鋁合金雙面攪拌摩擦焊接頭組織形貌。

圖2 6082-T6雙面焊接頭形貌

一般常見的變形鋁合金為軋制態，呈板條分布。但焊核區由於受到強烈的攪拌作用，經歷了較高溫度的熱循環，組織發生動態再結晶，其組織由原始的板條狀變為細小的等軸再結晶組織。圖3為2219鋁合金攪拌摩擦焊接接頭焊核區微觀組織形貌。焊核區晶粒的尺寸和數量由焊接熱輸入和焊接過程中的頂鍛力決定。

圖3 2219鋁合金焊核區組織形貌

熱機影響區在焊接過程中受到機械攪拌和焊接熱循環的雙重作用，但其所受影響較焊核區小，因此該區域在板條組織內形成了回復晶粒組織。

熱影響區在焊接過程中僅僅受到熱循環作用，不發生變形，僅僅發生回復反應。相對於母材，該區域晶粒略顯粗大。

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